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基于机器学习的珠三角秋季臭氧浓度预测 被引量:5
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作者 陈镇 刘润 +3 位作者 罗征 薛鑫 汪瑶 赵志军 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-7,共7页
基于2015~2022年珠三角地区的臭氧(O_(3))日最大8 h浓度平均值[MDA8-O_(3),ρ(O_(3)-8h)]的观测数据和气象再分析数据,运用支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)、多层感知机(MLP)和轻量级梯度提升机(LG)这4种机器学习方法,建立MDA8-O_(3)... 基于2015~2022年珠三角地区的臭氧(O_(3))日最大8 h浓度平均值[MDA8-O_(3),ρ(O_(3)-8h)]的观测数据和气象再分析数据,运用支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)、多层感知机(MLP)和轻量级梯度提升机(LG)这4种机器学习方法,建立MDA8-O_(3)预测模型.结果表明,对于全年MDA8-O_(3)预测而言,SVR模型的效果最好,决定系数(R^(2))达0.86,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为16.3μg·m^(-3)和12.3μg·m^(-3);对于秋季MDA8-O_(3)预测而言,SVR模型的效果依然略优于LG和MLP,其R2、RMSE和MAE分别为0.88、19.8μg·m^(-3)和16.1μg·m^(-3),RF模型在秋季的预测效果最差.采用全年数据构建的模型对秋季MDA8-O_(3)的预测效果比仅采用秋季数据构建的模型效果好,R2相差0.08~0.14. 展开更多
关键词 珠三角(PRD) 臭氧(O_(3)) 日最大8 h浓度平均值(mda8-O_(3)) 机器学习 预测
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上游空间信息融合对随机森林模型预报长三角日尺度臭氧污染的性能提升研究
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作者 莫健彬 袁自冰 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期39-49,共11页
我国大气臭氧污染呈加剧态势,准确的臭氧污染预报是开展应急防控以降低其污染水平的前提条件.机器学习模型具有计算效率高、操作简单等优点,在臭氧污染预报中的应用日趋广泛.臭氧污染水平除了取决于本地光化学反应生成外,也与区域传输... 我国大气臭氧污染呈加剧态势,准确的臭氧污染预报是开展应急防控以降低其污染水平的前提条件.机器学习模型具有计算效率高、操作简单等优点,在臭氧污染预报中的应用日趋广泛.臭氧污染水平除了取决于本地光化学反应生成外,也与区域传输密切相关.然而,现有基于机器学习的臭氧日最大8 h滑动平均(MDA8)预报并未通过考虑空间信息以体现臭氧区域传输的影响,或在融合空间信息时只考虑了目标站点同一聚类监测站点,不能全面反映区域传输对臭氧浓度的重要作用,导致模型预报臭氧MDA8和污染事件的准确率都较低.鉴于此,本研究开发了一种融合上游空间信息的随机森林算法,该算法能从大范围臭氧监测站点中提取与预报目标站点相关的臭氧上游空间信息,提取后的上游空间信息包含丰富的臭氧急剧变化信号,从而提高随机森林模型对臭氧MDA8的预报精度和对臭氧污染事件的预报准确率.将融合上游空间信息的随机森林模型(L-RF)应用于长三角地区163个空气质量监测站点,选取位于南京、上海和杭州的6个站点为目标站点,其余站点为目标站点提供空间信息.结果表明,与未融合空间信息模型(RF)相比,L-RF对臭氧MDA8的预报性能有了显著提升,决定系数R2从0.67提升到0.80,平均绝对误差MAE从20.95降低到16.19.L-RF能准确预报MDA8急剧上升的趋势且峰值浓度与实测值最为接近,其预报臭氧污染事件的准确率最高可达84%,远大于RF的40%;预报臭氧骤升骤降事件的准确率可达52%,远大于RF的18%.L-RF特征变量重要性分析表明上游空间信息融合是臭氧污染预报性能提升的关键原因. 展开更多
关键词 随机森林 空间信息 臭氧mda8预报 臭氧污染事件
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前体物排放变化对珠江三角洲地区秋季臭氧污染演变的影响研究 被引量:7
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作者 李圳 黄志炯 +8 位作者 王肖丽 史博文 陆梦华 沙青娥 郑传增 陈多宏 陈籽希 郭嘉文 郑君瑜 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期36-48,共13页
自2013年以来,珠三角地区SO_(2)、NO_(x)及颗粒物等污染物浓度逐渐下降,但臭氧污染日渐凸显.作为二次污染物,臭氧污染演变受到排放与气象条件共同影响.而评估本地前体物人为排放变化、外部传输和气象变化对臭氧污染演变的影响,并识别臭... 自2013年以来,珠三角地区SO_(2)、NO_(x)及颗粒物等污染物浓度逐渐下降,但臭氧污染日渐凸显.作为二次污染物,臭氧污染演变受到排放与气象条件共同影响.而评估本地前体物人为排放变化、外部传输和气象变化对臭氧污染演变的影响,并识别臭氧污染长期演变趋势的重要驱动因素,是开展区域臭氧污染防控的关键基础.因此,本文采用WRF-SMOKE-CMAQ模拟平台,以2006-2017年广东省和中国大气污染物排放趋势清单为输入清单,以2014年的气象数据为基准年气象场,通过设置不同案例,结合观测数据,定量评估本地、外部排放变化和气象变化对珠三角秋季O污染长期演变趋势的影响.结果表明:在2006-2017年期间,整个珠三角9-10月臭氧日最大8 h(MDA8)浓度上升主要由人为排放变化主导,平均每年贡献0.7μg·m^(-3),而气象条件总体上抑制了2006-2017年期间珠三角秋季臭氧MDA8浓度的增长,使得秋季臭氧MDA8浓度上升速率下降为0.2μg·m·a^(-1);人为排放变化对珠三角秋季臭氧的影响主要集中在珠三角中心地区的佛山和广州南部、珠三角下风向区域的珠海和江门北部及肇庆东部,整体主要由本地人为排放主导,但在2006-2012年主要受外部人为排放变化影响,平均每年贡献0.9μg·m^(-3),而在2013年后主要受本地人为排放变化影响,平均每年贡献0.6μg·m^(-3);其中,本地人为排放影响主要集中在珠三角中心地区,外部人为排放影响主要集中在珠三角上风向和下风向区域. 展开更多
关键词 臭氧 mda8 长期演变趋势 前体物 人为排放 珠三角地区
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Regional joint PM_(2.5)-O_(3) control policy benefits further air quality improvement and human health protection in Beijing-Tianjin-Hebei and its surrounding areas 被引量:1
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作者 Junyi Wang Aifang Gao +4 位作者 Shaorong Li Yuehua Liu Weifeng Zhao Peng Wang Hongliang Zhang 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期75-84,共10页
Beijing-Tianjin-Hebei and its surrounding areas(hereinafter referred to as“2+26”cities)are one of the most severe air pollution areas in China.The fine particulate matter(PM_(2.5))and surface ozone(O_(3))pollution h... Beijing-Tianjin-Hebei and its surrounding areas(hereinafter referred to as“2+26”cities)are one of the most severe air pollution areas in China.The fine particulate matter(PM_(2.5))and surface ozone(O_(3))pollution have aroused a significant concern on the national scale.In this study,we analyzed the pollution characteristics of PM_(2.5) and O_(3) in“2+26”cities,and then estimated the health burden and economic loss before and after the implementation of the joint PM_(2.5)-O_(3) control policy.During 2017–2019,PM_(2.5) concentration reduced by 19%while the maximum daily 8 hr average(MDA8)O_(3) stayed stable in“2+26”cities.Spatially,PM_(2.5) pollution in the south-central area and O_(3) pollution in the central region were more severe than anywhere else.With the reduction in PM_(2.5) concentration,premature deaths fromPM_(2.5) decreased by 18%from 2017 to 2019.In contrast,premature deaths from O_(3) increased by 5%.Noticeably,the huge potential health benefits can be gained after the implementation of a joint PM_(2.5)-O_(3) control policy.The premature deaths attributed to PM_(2.5) and O_(3) would be reduced by 91.6%and 89.1%,and the avoidable economic loss would be 60.8 billion Chinese Yuan(CNY),and 68.4 billion CNY in 2035 compared with that in 2019,respectively.Therefore,it is of significance to implement the jointPM_(2.5)-O_(3) control policy for improving public health and economic development. 展开更多
关键词 PM_(2.5) mda8 O_(3) Health burden Economic loss “2+26”cities
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